CN113810794A - 无源光网络的数据承载方法、装置，olt及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了无源光网络的数据承载方法、装置，OLT及存储介质。该无源光网络的数据承载方法包括：光线路终端OLT确定自身的采样率，采样率与以太网的带宽匹配；OLT根据采样率，确定传输容器T‑CONT的净荷、T‑CONT的净荷对应的缓存深度和传输时延，T‑CONT的净荷与以太网的净荷匹配，T‑CONT的净荷对应的缓存深度与以太网的净荷对应的缓存深度匹配。

Description

无源光网络的数据承载方法、装置，OLT及存储介质

技术领域

本申请涉及通信网络，具体涉及无源光网络的数据承载方法、装置，OLT及存储介质。

背景技术

无源光网络(Passive Optical Network，PON)是一种点到多点(P2MP)结构的光纤传输和接入技术，是指在光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)和至少一个光网络单元(Optical Network Unit，ONU)或者光网络终端(Optical Network Terminal，ONT)之间是光分配网络(Optical Distribution Network，ODN)。PON是一种纯介质网络，可以避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本。然而，目前采用PON作为前传网络的一个关键问题是时延限制，导致PON无法适用于新无线接入技术(New Radio Access Technology，NR)的数据承载需求。

发明内容

本申请提供一种无源光网络的数据承载方法、装置，OLT及存储介质，能够实现无线网、以太网和PON的传输匹配，降低PON的传输时延。

本申请实施例提供一种无源光网络的数据承载方法，包括：

光线路终端OLT确定自身的采样率，采样率与以太网的带宽匹配；

OLT根据采样率，确定传输容器T-CONT的净荷、T-CONT的净荷对应的缓存深度和传输时延，T-CONT的净荷与以太网的净荷匹配，T-CONT的净荷对应的缓存深度与以太网的净荷对应的缓存深度匹配。

本申请实施例提供一种无源光网络的数据承载装置，包括：采样率确定模块和处理模块；

采样率确定模块，设置为确定自身的采样率，采样率与以太网的带宽匹配；

处理模块，设置为根据采样率，确定传输容器T-CONT的净荷、T-CONT的净荷对应的缓存深度和传输时延，T-CONT的净荷与以太网的净荷匹配，T-CONT的净荷对应的缓存深度与以太网的净荷对应的缓存深度匹配。

本申请实施例提供一种光线路终端OLT，包括：处理器，处理器用于在执行计算机程序时实现上述任一实施例的方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例的方法。

关于本申请的以上实施例和其他方面以及其实现方式，在附图说明、具体实施方式和权利要求中提供更多说明。

附图说明

图1为一实施例提供的一种PON的系统架构图；

图2为一实施例提供的一种无源光网络的数据承载方法的流程示意图；

图3为一实施例提供的以太网帧格式；

图4为一实施例提供的CPRI帧格式；

图5为一实施例提供的T-CONT帧格式；

图6为一实施例提供的一种无源光网络的数据承载装置的结构示意图；

图7为一实施例提供的另一种无源光网络的数据承载装置的结构示意图；

图8为一实施例提供的一种OLT的结构示意图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

随着通信技术的不断发展，用户对移动宽带的带宽需求越来越大。随着不限流量套餐以及其他家庭成员套餐的推出，同一运营商用户多以家庭成员的形式呈现。而对于高层住宅用户和城中村用户，部分运营商的覆盖信号并不理想。随着PON技术的蓬勃发展，一种通过PON承载数据的新产品架构形态应运而生。PON是一种点到多点结构的光纤传输和接入技术，是指在OLT和至少一个ONU或者ONT之间是ODN。由于PON是一种纯介质网络，可以避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，具有良好的应用前景。

移动前传(Fronthaul)是集中式无线接入网架构中的一种信息传送技术，负责实现射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)与基带处理单元(Building Base band Unit，BBU)之间的无线数据传输。传统的集中式无线接入网架构采用通用公共无线电接口(Common Public Radio Interface，CPRI)协议对模拟射频信号进行数字化采样和封装，采样后的射频信号需要极大的带宽进行传输。

近年来，一些科研机构和标准化组织从事前传网络的标准化工作。中国移动研究院发布的“下一代前传接口(Next Generation Fronthaul Interface)”白皮书建议对前传网络的承载采用以太网传输。基于以太网的时分复用的无源光网络(Testing DataManagement-Passive Optical Network，TDM-PON)结合了以太网与无源光网络二者的优点，对上述标准的兼容具有天然优势。同时由于具有低成本、高容量的特点，被认为是一种前传网络组网的可行方案，受到学术界和工业界的关注。

TDM-PON采用时分复用的方式在一个波长通道上支持多个ONU的上下行数据传输。在移动前传网络中，每个ONU对应着一个或多个RRU。将上行信道划分为多个时隙，每个时隙内安排一个ONU发送上行数据。然而，采用TDM-PON作为前传网络的一个关键问题是时延限制，传统的基于请求和授权的动态带宽分配方式会造成毫秒级别的等待时延，不能满足NR系统下的移动前传的时延需求。

图1为一实施例提供的一种PON的系统架构图。如图1所示，该PON包括OLT 1、ODN 2和多个ONU 3，每个ONU 3的端口均与以太网设备4连接。其中，OLT 1为PON提供网络侧接口(Service Node Interface，SNI)，连接一个或者多个ODN 2；ODN 2是无源分光器件，将OLT1下行的数据通过光分路传输到各个ONU 3，同时ODN 2将ONU 3的上行数据通过汇聚传输到OLT 1；ONU 3：为PON提供用户侧接口(User Network Interface，UNI)，同时与ODN 2相连，如果ONU 3同时提供用户端口功能，如ONU 3提供Ethernet用户端口或者POTS(Plain OldTelephone Service)用户端口，则称为ONT，一般在没有特别说明时，ONU、ONT可以统一称为ONT。在本申请实施例中，提供一种可运行于上述系统架构的无源光网络的数据承载方法、装置，OLT及存储介质，能够实现无线网、以太网和PON的传输匹配，降低PON的传输时延。可选的，本申请实施例提供的系统架构适用于第五代移动通信技术(5th-Generation，5G)室内分布系统或者家用带宽系统。

本申请中术语“系统”和“网络”在本申请中常被可互换使用。本申请下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本申请实施例对此不作具体限制。

下面，对无源光网络的数据承载方法、装置及其技术效果进行描述。

图2为一实施例提供的一种无源光网络的数据承载方法的流程示意图，如图2所示，本实施例提供的方法适用于OLT，该方法包括如下步骤。

S110、OLT确定自身的采样率，采样率与以太网的带宽匹配。

OLT通过限制以太网的带宽，确定自身的采样率。通常，以太网的带宽与无线网的带宽匹配，如此可以使得无线网的带宽、以太网的带宽以及OLT的采样率(即PON的传输带宽)均匹配，达到数据传输的全程无多余缓存的目的。例如，以太网的带宽为1千兆比特/秒(以下简称千兆)或者2.5千兆，OLT可以得到射频(Radio Frequency，RF)所需的位宽和采样率，结合无线处理需要的采样率净荷数据、控制信息带宽要求、以及其他开销，确定自身的采样率。

示例性的，以以太网的带宽为1千兆为例，OLT选取最接近1000Mbps的983.04Mbps作为自身的采样率(983.04Mbps是3.84Mpbs的整数倍)。即如需要考虑承载两天线40M的5G信号，采样率为46.08MHz，则至少需要压缩算法支持16bit压缩到5bit，自身的采样率为2×2×5×46.08Mbps＝983.04Mbps。可以理解的是，若考虑到由于控制字以及其他必要开销导致最终采样率可能超出1000Mbps，则需要降低采样率到42.24Mbps以达成采样净荷为983.04Mbps。

在一实施例中，采样率为CPRI信号的采样率。

S120、OLT根据采样率，确定传输容器(Transmission-Containers，T-CONT)的净荷、T-CONT的净荷对应的缓存深度和传输时延，T-CONT的净荷与以太网的净荷匹配，T-CONT的净荷对应的缓存深度与以太网的净荷对应的缓存深度匹配。

在PON系统中，动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Assignment，DBA)是一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对ONU的上行带宽的动态分配机制。T-CONT是PON系统中实现DBA的基础，是一种承载业务的缓存单元，将业务映射到T-CONT上进行传输，不同类型的T-CONT具有不同的带宽分配方式，可以满足不同业务流对时延、抖动、丢包率等不同的要求。

在一实施例中，OLT根据采样率，确定T-CONT的净荷的方法可以为：首先确定T-CONT的理论宽度，根据T-CONT的理论宽度计算T-CONT的实际宽度；其次，根据采样率和T-CONT的实际宽度，计算T-CONT的净荷。

以以太网的带宽为1千兆为例，根据1千兆的以太网对应的总时间约为12.5us，先确定每125us DBA需要分配的T-CONT宽度，再根据T-CONT宽度计算T-CONT的净荷。通常，为了实现低延时，T-CONT宽度可以尽可能小。

例如，每125us对同一ONU分配4个T-CONT，则TDM-PON的时延可以降低31.25us，相应的T-CONT的理论宽度为3.125us；根据现有的10G对称PON的T-CONT上行开销(通常为200ns-600ns，由业务连续性与灾难恢复(Business Continuity and Disaster Recovery，BCDR)的能力决定)计算T-CONT的实际宽度，并根据采样率983.04Mbps，得到T-CONT的净荷为3600B；

每125us对同一ONU分配10个T-CONT，则TDM-PON的时延可以降低12.5us，相应的T-CONT的理论宽度为1.25us；根据现有的10G对称PON的T-CONT上行开销计算T-CONT的实际宽度，并根据采样率983.04Mbps，得到T-CONT的净荷为1440B；

每125us对同一ONU分配20个T-CONT，则TDM-PON的时延可以降低6.25us，相应的T-CONT的理论宽度为0.625us；根据现有的10G对称PON的T-CONT上行开销计算T-CONT的实际宽度，并根据采样率983.04Mbps，得到T-CONT的净荷为720B。

在一实施例中，T-CONT的净荷等于以太网的净荷。示例性的，当T-CONT的净荷为3600B时，以太网的净荷也为3600B；当T-CONT的净荷为1440B时，以太网的净荷也为1440B；T-CONT的净荷为720B时，以太网的净荷也为720B。

在一实施例中，T-CONT的净荷需要为缓存留出必要的先入先出(First InputFirst Output，FIFO)深度(即缓存深度)。OLT可以采用直通转发技术(Cut through)方式确定T-CONT的净荷对应的缓存深度。根据T-CONT的净荷对应的缓存深度，即可计算T-CONT的净荷对应的传输时延。

示例性的，T-CONT的净荷对应的缓存深度可以采用如下公式进行计算：

FIFO_depth＝burst_length-burst_length*(X/Y)*(r_clk/w_clk)；

其中，FIFO_depth为T-CONT的净荷对应的缓存深度，r_clk为读时钟，表示读时钟周期里，每Y个时钟周期里会有X个数据读出FIFO，w_clk为写时钟，表示写时钟周期里，每B个时钟周期会有A个数据写入FIFO，Burst_length为写数据的最大猝发长度。

在一实施例中，T-CONT的净荷对应的缓存深度等于以太网的净荷对应的缓存深度。

在一实施例中，T-CONT的净荷对应的缓存深度等于以太网的同步报文长度。

S130、OLT按照预设帧格式，将数据承载在T-CONT上进行传输。

需要说明的是，在步骤S130执行前，OLT还可以对无线网、以太网和OLT的带宽、采样率、时钟速率、位宽、包长度以及包数量进行验证；当验证通过时，继续执行步骤S130；当验证未通过时，则返回重新执行步骤S110。

在一实施例中，当数据从无线网传输至以太网时，数据可以按照以太网帧格式进行承载；当数据从以太网传输至PON时，数据可以按照CPRI帧格式进行承载；当数据在T-CONT上进行传输时，数据可以按照T-CONT帧格式进行承载。示例性的，图3为一实施例提供的以太网帧格式，图4为一实施例提供的CPRI帧格式，图5为一实施例提供的T-CONT帧格式。

如图3所示的以太网帧格式为1GE同步的以太网帧格式，其同步周期为125us。对应1G以太网(921.6Mbps@1Gbps)一共15325B(有效载荷(payload)14400B@15625B)。在一实施例中，该125us以太网帧可以分配为10个子帧，每个子帧大小约为12.5us，包含2个746B报文。其中，第一帧第一报文453B为同步报文，比其他子帧略长(可以添加Padding适配)，其余报文为标准的2个746B报文。

如图4所示的CPRI帧格式，其同步周期为125us。对应1G以太网的有效载荷(payload)共921.6Mbps@983.4Mbps。125us内共计payload(14400B@15360B)。在一实施例中，该CPRI帧格式中采用64位宽，串行速率为15.36Mbps。按CPRI帧格式的定义，每个3.84Mbps子帧占用4个CLOCK，共32B(payload 31B)。处理成整数字节后可以往以太网填充(可以添加Padding适配)，125us内共计payload14400B@15360B。

如图5所示的T-CONT帧格式为10G ONU的T-CONT帧格式，其同步周期为125us。对应1G以太网的有效载荷(payload)共921.6Mbps@9.95328Gbps。125us内共计payload(14400B@155520B)。在一实施例中，每125us分成4个子帧，每个子帧含有10个间隙，最早到达的TSO(TCP Segment Offload)(利用网卡对传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)数据包分片，减轻CPU负荷的一种技术)需要缓存3.125us数据，即3个1200B报文。125us内共计12个1200B报文(14400B@155520B)。

本申请提供一种无源光网络的数据承载方法，包括OLT确定自身的采样率，采样率与以太网的带宽匹配；OLT根据采样率，确定传输容器T-CONT的净荷、T-CONT的净荷对应的缓存深度和传输时延，T-CONT的净荷与以太网的净荷匹配，T-CONT的净荷对应的缓存深度与以太网的净荷对应的缓存深度匹配。能够实现无线带宽、以太网带宽和TDM-PON传输三者时序和带宽精确匹配，同时利用PON系统时间实现ONU和无线传输的时间同步，从而确保无线净荷和PON的上下行带宽和时序精确匹配，达成传输全程无多余缓存，实现将PON传输的延时控制在10us级的目的。

图6为一实施例提供的一种无源光网络的数据承载装置的结构示意图，该无源光网络的数据承载装置可以配置于OLT中，如图6所示，包括采样率确定模块10和处理模块11。

采样率确定模块10，设置为确定自身的采样率，采样率与以太网的带宽匹配；

处理模块11，设置为根据采样率，确定传输容器T-CONT的净荷、T-CONT的净荷对应的缓存深度和传输时延，T-CONT的净荷与以太网的净荷匹配，T-CONT的净荷对应的缓存深度与以太网的净荷对应的缓存深度匹配。

本实施例提供的无源光网络的数据承载装置为实现上述实施例的无源光网络的数据承载方法，本实施例提供的无源光网络的数据承载装置实现原理和技术效果与上述方法类似，此处不再赘述。

在一实施例中，结合图6，图7为一实施例提供的另一种无源光网络的数据承载装置的结构示意图，还包括：数据承载模块12。

数据承载模块12，设置为按照预设帧格式，将数据承载在T-CONT上进行传输。

在一实施例中，T-CONT的净荷等于以太网的净荷，T-CONT的净荷对应的缓存深度等于以太网的净荷对应的缓存深度。

在一实施例中，T-CONT的净荷对应的缓存深度等于以太网的同步报文长度。

在一实施例中，采样率为通用公共无线电接口CPRI信号的采样率。

本申请实施例还提供了一种OLT，包括：处理器，处理器用于在执行计算机程序时实现如本申请任意实施例所提供的方法。图8为一实施例提供的一种OLT的结构示意图，如图8所示，该OLT包括处理器60、存储器61和通信接口62；OLT中处理器60的数量可以是一个或多个，图8中以一个处理器60为例；OLT中的处理器60、存储器61、通信接口62可以通过总线或其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。总线表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

存储器61作为一种计算机可读存储介质，可设置为存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器60通过运行存储在存储器61中的软件程序、指令以及模块，从而执行OLT的至少一种功能应用以及数据处理，即实现上述的无源光网络的数据承载方法。

存储器61可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据OLT的使用所创建的数据等。此外，存储器61可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器61可包括相对于处理器60远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至OLT。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

通信接口62可设置为数据的接收与发送。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本申请任意实施例所提供的方法。

本申请实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质包括(非穷举的列表)：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(electrically erasable,programmable Read-Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，数据信号中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、射频(Radio Frequency，RF)等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或多种程序设计语言组合来编写用于执行本公开操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++、Ruby、Go，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(Local Area Network，LAN)或广域网(Wide Area Network，WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

本领域内的技术人员应明白，术语用户终端涵盖任何适合类型的无线用户设备，例如移动电话、便携数据处理装置、便携网络浏览器或车载移动台。

一般来说，本申请的多种实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合中实现。例如，一些方面可以被实现在硬件中，而其它方面可以被实现在可以被控制器、微处理器或其它计算装置执行的固件或软件中，尽管本申请不限于此。

本申请的实施例可以通过移动装置的数据处理器执行计算机程序指令来实现，例如在处理器实体中，或者通过硬件，或者通过软件和硬件的组合。计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(Instruction Set Architecture，ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码。

本申请附图中的任何逻辑流程的框图可以表示程序步骤，或者可以表示相互连接的逻辑电路、模块和功能，或者可以表示程序步骤与逻辑电路、模块和功能的组合。计算机程序可以存储在存储器上。存储器可以具有任何适合于本地技术环境的类型并且可以使用任何适合的数据存储技术实现，例如但不限于只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、光存储器装置和系统(数码多功能光碟DVD或CD光盘)等。计算机可读介质可以包括非瞬时性存储介质。数据处理器可以是任何适合于本地技术环境的类型，例如但不限于通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑器件((Field－Programmable Gate Array，FGPA)以及基于多核处理器架构的处理器。

Claims (10)

1.一种无源光网络的数据承载方法，其特征在于，包括：

光线路终端OLT确定自身的采样率，所述采样率与以太网的带宽匹配；

所述OLT根据所述采样率，确定传输容器T-CONT的净荷、所述T-CONT的净荷对应的缓存深度和传输时延，所述T-CONT的净荷与所述以太网的净荷匹配，所述T-CONT的净荷对应的缓存深度与所述以太网的净荷对应的缓存深度匹配。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述OLT按照预设帧格式，将数据承载在所述T-CONT上进行传输。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述T-CONT的净荷等于所述以太网的净荷，所述T-CONT的净荷对应的缓存深度等于所述以太网的净荷对应的缓存深度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述T-CONT的净荷对应的缓存深度等于所述以太网的同步报文长度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采样率为通用公共无线电接口CPRI信号的采样率。

6.一种无源光网络的数据承载装置，其特征在于，包括：采样率确定模块和处理模块；

所述采样率确定模块，设置为确定自身的采样率，所述采样率与以太网的带宽匹配；

所述处理模块，设置为根据所述采样率，确定传输容器T-CONT的净荷、所述T-CONT的净荷对应的缓存深度和传输时延，所述T-CONT的净荷与所述以太网的净荷匹配，所述T-CONT的净荷对应的缓存深度与所述以太网的净荷对应的缓存深度匹配。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：数据承载模块；

所述数据承载模块，设置为按照预设帧格式，将数据承载在所述T-CONT上进行传输。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述T-CONT的净荷等于所述以太网的净荷，所述T-CONT的净荷对应的缓存深度等于所述以太网的净荷对应的缓存深度。

9.一种光线路终端OLT，其特征在于，包括：处理器，所述处理器用于在执行计算机程序时实现如权利要求1-5中任一所述的无源光网络的数据承载方法。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的无源光网络的数据承载方法。

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